第一章 操作系统引论


一.操作系统引论

1.操作系统的目标和功能

目标

• 方便性
• 有效性
  • 提高系统资源利用率
  • 提高系统吞吐量
• 可扩充性
• 开放性

作用

• OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口
  • 命令方式
  • 系统调用方式
  • 图标–窗口方式
• OS实现了对计算机资源的抽象

2.操作系统的发展过程

未配置操作系统的计算机系统

• 人工操作方式

• 用户独占全机 CPU等待人工操作 严重降低了计算机资源的利用率

• 脱机输入/输出(Off–Line I/O)方式

• 减少了CPU的空闲时间 提高了I/O速度 效率仍然不理想

单道批处理系统

多道批处理系统

1.资源利用率高
2.系统吞吐量大
3.平均周转时间长
4.无交互能力

• (宏观并行，微观串行)

分时系统

特征:
1.多路性
2.独立性
3.及时性
4.交互性

实时系统

集群系统–超算~云计算

微机操作系统的发展

3.操作系统的基本特征

1.并发concurrence

• 区别并行和并发

• 并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生→宏观并行，微观并行

• 并发性是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生→宏观并行，微观串行

  • 并发是进程宏观一起运行，微观上交替运行，而并行是指同时运行

• 引入进程

• 进程是指在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位，它是由一组机器指令，数据和堆栈等组成的，是一个能独立运行的活动实体

2.共享sharing

• 1.互斥共享方式
• 2.同时访问方式
• 并发和共享是多用户(多任务)OS的两个最基本的特征。它们又是互为存在的条件

3.虚拟virtual

• 时分复用技术
• 空分复用技术

4.异步asynchronism

4.操作系统的主要功能

1.处理机管理功能

• 进程控制
• 进程同步
  • 进程互斥方式
  • 进程同步方式(协同)
• 进程通信
• 调度
  • 作业调度
  • 进程调度

2.存储器管理功能

• 内存分配
  • 静态分配
  • 动态分配
• 内存保护
• 地址映射
• 内存扩充

3.设备管理功能

• 缓冲管理
• 设备分配
• 设备处理
  • 设备处理程序又称设备驱动程序

4.文件管理功能

• 文件存储空间的管理
• 目录管理
• 文件的读写管理和保护

5.操作系统与用户之间的接口

• 用户接口
• 程序接口

6.现代操作系统的新功能

• 系统安全
• 网络的功能和服务
• 支持多媒体

5.OS结构设计

传统操作系统结构

• 无结构操作系统
• 模块化OS
• 分层式结构OS

微内核os结构

• 客户/服务器模式
• 面对对象的程序设计

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